Tytan: materiał na implanty stomatologiczne

Tytan- metal lekki charakteryzujący się dobrą biozgodnością i imponującym stosunkiem wytrzymałości do gęstości wykorzystywany jest również w przemyśle medycznym jako implanty, m in. stomatologiczne. Biozgodność jest to cecha materiału która umożliwia aplikację w organizmie ludzkim bez negatywnego wpływu. Najpowszechniej używanym stopem tytanu na implanty jest stop Ti6Al4V. Dodatek stopowy Al powoduje obniżenie gęstości stopu oraz stabilizuje i umacnia roztworowo fazę α. Wanad stabilizuje fazę β.

Aby zwiększyć biozgodność przy jednoczesnym zabezpieczeniu powierzchni elementu metalowego, stosuje się szereg powłok ochronnych. Jedną z nich jest proces nanoszenia na część implantu hydroksyapatytu (HAp), czyli materiału ceramicznego (bardzo często fosforan wapnia) będącym jednocześnie budulcem kości naturalnej [1]. Chropowata struktura oraz skład chemiczny zbliżony do kości ludzkiej powoduje szybszą adaptację implantu w organizmie ludzkim. Wyróżniamy wiele metod nanoszenia HAp na powierzchnie elementu, np.: rozpylanie termiczne, rozpylanie jonowe, metoda laserowej ablacji, elektroforetyczne osadzanie oraz metoda zol-żel [2]. Dużą zaletą hydroksyapatytu jest łatwość w połączeniu z innym materiałem, na przykład metalem.

Inny rodzaj zabezpieczania tytanu przed środowiskiem korozyjnym jakim jest organizm ludzki, jest utlenianie anodowe. Powstała powłoka tlenkowa, w zależności od grubości, charakteryzuje się odpowiednim kolorem. Dla grubości od 10 nm do 25 nm jest to kolor złoty (patrz zdjęcie powyżej), 25-40 nm fioletowy, 40-50 nm ciemnoniebieski, 50-80 nm jasnoniebieski, 80-12 nm ponownie żółty, 120-150 nm pomarańczowy, 150-180 nm filetowy oraz 180-210 nm zielony [3]. Ciekawym faktem jest, że tlenek tytanu jest przeźroczysty a kolor który obserwujemy to interferencja promieni odbitych.  Podstawy procesu anodowania tytanu, w jakich roztworach wykonuje się taką obróbkę powierzchniową oraz jaką zmianę właściwości możemy uzyskać, będzie przedmiotem rozważań kolejnego wpisu na stronie. Zapraszamy już teraz.

[1] A. Sobczak, Z. Kowalski, Materiały hydroksyapatytowe stosowane w implantologii, Czasopismo Techniczne Wydawnictwo techniczne Politechniki Krakowskiej 1-Ch/2007

[2] Yang Y., Kim K., Onyga J., A review on calcium phosphate coatings produced using a sputtering process-an alternative to plasma spraying, Biomaterials 26, 2005, s. 327-337

[3] Wirzchoń T., Czarnowska E., Krupa D., Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych, Warszawa 2004